Optymalizacja odlewu piaskowego za pomocą FLOW-3D CAST

Autorem tego wpisu jest Malte Leonhard z Flow Science Deutschland.

Celem symulacji odlewu jest przewidzenie wad odlewu i znalezienie środków naprawczych pozwalających uniknąć takich wad. Aby to osiągnąć, symulacja odlewania musi dokładnie przewidywać wyniki fizyczne. W tym artykule ilustrujemy walidację
FLOW-3D CAST poprzez porównanie wyników symulacji z wynikami eksperymentów. Do tej walidacji wybraliśmy odlew aluminiowy ze znacznymi defektami porowatości. Stopień porowatości oznaczał, że odlew nie spełniał specyfikacji funkcjonalnej i został odrzucony.

Optymalizacja projektu odlewu i układu prowadnicy/podstopnicy wsparta symulacją

Aby sprawdzić, czy FLOW-3D CAST może wiarygodnie przewidzieć takie wady odlewu, przeprowadzono symulację istniejącego odlewu i wyniki porównano z rzeczywistymi wadami odlewu. Ten film pokazuje, że analiza defektów FLOW-3D CAST poprawnie odtworzyła defekty i ich położenie.

Wyniki symulacji sugerują, że korzystne może być odwrócenie kierunku odlewania, dlatego część odlewniczą obrócono w formie o 180°. Następnie zmodyfikowano układ prowadnicy i pionów tak, aby większość taśm została zintegrowana z prowadnicą („gorące piony”).

Dodatkowo wprowadzono zmiany konstrukcyjne odlewu, o których będziemy mówić w dalszej części artykułu, aby uzyskać ukierunkowane zestalenie do pionów i uniknąć porowatości odlewu.

Na koniec zastosowano dreszcze w obszarach o dużych nagromadzeniach masy, aby zredukować wady skurczowe.

Symulacja napełniania i krzepnięcia wykazała, że ​​te działania znacząco zmniejszyły wady odlewów. Wyniki symulacji zostały ponownie potwierdzone za pomocą promieni rentgenowskich. W pobliżu „zimnych pionów”, czyli tych, które nie są zintegrowane z systemem prowadnic, nie wszystkich usterek można było uniknąć ze względu na niewystarczający rozmiar pionów.

W ostatniej wersji powiększono dwa ochładzalniki. Wprowadzono drobne zmiany konstrukcyjne odlewu, aby poprawić kierunkowość krzepnięcia.

W porównaniu z pierwotną konstrukcją znacznie poprawiono jakość odlewu i zmniejszono ilość złomu powrotnego. Zastosowanie chłodów poprawiło jakość w krytycznych obszarach odlewu. Ogólnie rzecz biorąc, proces odlewania jest teraz bardziej wydajny i opłacalny dla odlewni.

Modyfikacje konstrukcyjne odlewu

W wielu przypadkach optymalizacja systemu rynien i pionów nie wystarczy, aby osiągnąć wystarczającą jakość odlewu. Zamiast tego należy zmienić konstrukcję samego odlewu ze względu na „odlewalność”.

Projekt funkcjonalny odlewu często obejmuje nagromadzenie masy, które okazuje się problematyczne w procesie odlewania. Aby uzyskać mikrostrukturę wysokiej jakości, grubość ścianki powinna zawsze wzrastać w kierunku pionów, zgodnie z metodą modułu cieplnego.

Aby zilustrować wpływ modyfikacji konstrukcji odlewu, porównano dwie wersje geometrii z identycznymi układami prowadnic i pionów. Korekty pokazano na poniższym rysunku. Powiększono kilka grubości ścianek i żeber pomiędzy nagromadzeniami materiału.

W celach demonstracyjnych zbadane zostaną dwa zaznaczone żebra. W obu przypadkach na stykach powstają porowatości, co jest niedopuszczalne.

Zwiększając grubość ścianek żeber, złącza łączy się z podajnikami sąsiadującymi z krawędzią odlewu i uzyskuje się krzepnięcie skierowane w kierunku nadlewów.

Film pokazuje duże porowatości w pierwotnej wersji po lewej stronie, spowodowane dużymi gorącymi punktami w odlewie, gdzie skurcz wywołany krzepnięciem powoduje deficyt.

W zoptymalizowanej wersji po prawej stronie stop krzepnie w kierunku pionów. Oznacza to, że deficyt może zostać zrekompensowany przez nadlew, a w odlewie nie powstaje porowatość.

Ta walidacja pokazuje dobrą korelację między rzeczywistością a symulacją w FLOW-3D CAST . Oprogramowanie jest skutecznym narzędziem do opracowywania odlewów, systemów odlewniczych, wymiarów/kształtów podajników i procesów odlewniczych w celu zapewnienia optymalnej jakości i wydajności.


Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *